期刊导读 | 《环境工程》2021年第十期
专题·中国重点行业/部门
二氧化碳减排技术研究
01
二氧化碳排放达峰期、平台期及下降期定量判断方法研究
张立1,2 万昕3 蒋含颖4 李璇5 徐少东5 蔡博峰1*
1.生态环境部环境规划院碳达峰碳中和研究中心
2.加州大学洛杉矶分校 环境与可持续发展研究所
3.上海交通大学 中英国际低碳学院
4.清华大学 环境学院
5.中国人民大学 统计学院
摘要：基于Bootstrap数理统计方法,构建二氧化碳排放状态判断方法模型（evaluation model on the status of CO2 emissions, ESC）。选取排放统计基础较好的地区,利用权威机构的多源长时间序列数据,结合IPCC清单指南确定和分析二氧化碳排放数据的分布特征,包括标准差和不确定性范围（取95%置信区间）,以此作为建立碳排放达峰期、平台期及下降期的定量判断的基础,解决因核算、计量方法的不同造成排放结果的误差。研究结果表明,达峰期判断需要以峰值排放量浮动1%（0.9%～1.1%）的范围为依据,若碳排放量满足条件,则认为处于达峰期;平台期和下降期则以达峰后排放量的连续多年的年均下降率与2%（1.8%～2.2%）比较,若碳达峰后排放量的年均下降率小于2%,则认为碳排放仍处于平台期,否则认为碳排放处于下降期。基于ESC模型对欧盟和美国的历史碳排放数据进行排放状态判断,结果显示,欧盟地区在1979年碳排放达峰后,在1980—1983年进入下降期。美国在2007年碳达峰后,在2008—2012年进入下降期。ESC模型的分析结果与2个地区的排放趋势呈高度一致,表明该模型可以作为国家、地区（省份）、城市CO2排放状态的定量判断方法,为碳排放路径分析和情景模拟研究提供重要支撑,为决策者提供科学的参考依据。
关键词：二氧化碳;排放状态;达峰期;平台期;下降期;定量判断
02
中国电力行业CO2减排技术及成本研究
刘惠1 蔡博峰2 张立2,3 王真4 陈阳5 夏楚瑜6 杨璐1 董金池2,7 宋晓晖2*
1.武汉大学 资源与环境科学学院
2.生态环境部环境规划院碳达峰碳中和研究中心
3.加州大学洛杉矶分校 环境与可持续发展研究所
4.华中农业大学 资源与环境科学学院
5.重庆大学 管理科学与房地产学院
6.北京师范大学 环境学院 环境模拟与污染控制国家重点实验室
7.南京大学 环境学院 污染控制与资源化研究国家重点实验室
摘要：在"双碳"目标提出的背景下,电力行业作为首要的碳排放行业,将承担起更大的减排份额及减排责任。筛选了13种电力行业的关键减排技术,评估并比较了各减排技术在碳达峰年前后的减排潜力及减排成本的变化趋势,以每5年为1个时间节点,对边际碳减排成本曲线进行分析,最终从技术选择的角度确定电力行业情景年的最优减排成本方案。结果表明:筛选的13种电力行业技术在2020,2025,2030,2035年的总碳减排潜力为4.7亿,7.0亿,5.0亿,5.4亿t,对应平均碳减排成本为8,67,242,464元/t。其中,2020年技术的边际减排成本为-295～376元/t。从技术类型而言,各项减排技术在边际减排成本曲线(MACC)上表现出特异性,相较于系统灵活性提升和技术升级改造,电源结构优化具有更高的碳减排潜力及更低的碳减排成本。研究为电力行业在选择最优减排技术方案时提供了成本角度的数据参考。
关键词：电力行业;碳达峰;减排技术;减排成本曲线
03
中国水泥行业二氧化碳减排技术及成本研究
朱淑瑛1,2 刘惠3 董金池2,4 蔡博峰2* 何捷5 杨璐3 夏楚瑜6 汤铃7
1.北京化工大学 经济管理学院
2.生态环境部环境规划院碳达峰碳中和研究中心
3.武汉大学 资源与环境科学学院
4.南京大学 环境学院 污染控制与资源化研究国家重点实验室
5.中国建筑材料科学研究总院有限公司
6.北京师范大学 环境学院 环境模拟与污染控制国家重点实验室
7.北京航空航天大学 经济管理学院
摘要：为降低水泥行业碳减排成本,确定最优碳减排技术路径,研究基于经济-能源模型,核算中国水泥行业最新碳减排技术的边际减排成本,使用情景分析方法,研究了与未实施减排技术相比,2020年17项技术的碳减排潜力,并将其作为基准情景,和2025,2030,2035年3个未来情景的碳减排潜力作比较,从而得出不同情景下的边际减排成本曲线。结果表明:1)2020年我国水泥行业17项减排技术的平均减排成本为124元/tCO2,2020年实现总减排量3043万t,总减排成本为10.3亿元;在保持技术水平和排放水平不变的情况下,2035年17项减排技术可实现总减排量21307万t,总减排成本为103.4亿元。2)在各项减排技术中,集成模块化窑衬节能技术与水泥熟料烧成系统优化技术,具有较高减排潜力和较低减排成本,适合广泛推广;CO2捕集利用与封存（CCUS）技术虽具有较高减排成本,但是未来减排潜力较大,应给予重视。3)技术普及率与熟料产量是决定减排潜力的重要因素,因此未来水泥行业应注重节能减排政策技术推广与产业结构调整,可进一步实现减排目标。
关键词：水泥行业;减排技术;边际减排成本曲线;碳达峰
04
中国钢铁行业CO2减排技术及成本研究
董金池1,2 汪旭颖2 蔡博峰2 王金南2 刘惠3 杨璐3 夏楚瑜4 雷宇2*
1.南京大学 环境学院 污染控制与资源化研究国家重点实验室
2.生态环境部环境规划院碳达峰碳中和研究中心
3.武汉大学 资源与环境科学学院
4.北京师范大学 环境学院 环境模拟与污染控制国家重点实验室
摘要：钢铁行业是我国主要的能源消费及CO2排放行业,推动钢铁行业低碳绿色发展已成为实现我国碳达峰、碳中和的重要环节。为此,研究围绕能源结构调整、工艺结构优化、节能减排技术推广和CCUS技术应用4方面,通过设置基础情景、稳定发展情景和强化减排情景3类情景,利用边际减排成本曲线对我国钢铁行业34项减排技术的减排成本和减排潜力进行分析。结果表明:在稳定发展情景下,我国钢铁行业平均减排成本为433元/tCO2,所有技术的总减排成本为2100亿元,总减排潜力为4.9亿t。在各项减排技术中,废铁-电弧炉炼钢具有较高的减排经济效益,其以较低的单位减排成本贡献了钢铁行业近50%的碳减排量。未来,我国应加快推进长流程炼钢向短流程炼钢的发展,推动钢铁行业生产工艺的结构性调整。
关键词：钢铁行业;边际减排成本曲线;氢能;碳达峰
05
中国石化和化工行业二氧化碳减排技术及成本研究
董金池1,2 翁慧3 庞凌云2 蔡博峰2* 刘惠4 王金南2 杨璐4 夏楚瑜5 陈阳6
1.南京大学 环境学院 污染控制与资源化研究国家重点实验室
2.生态环境部环境规划院碳达峰碳中和研究中心
3.中国石油和化学工业联合会
4.武汉大学 资源与环境科学学院
5.北京师范大学 环境学院 环境模拟与污染控制国家重点实验室
6.重庆大学 管理科学与房地产学院
摘要：石化和化工行业是我国经济发展的支柱性产业,但同时也是高耗能、高排放行业。平衡石化和化工行业发展与碳达峰、碳中和之间的关系,制定科学、合理的减排措施,是实现石化和化工行业低碳绿色发展的重要措施。为此,研究围绕石化和化工重点行业,利用专家型和基于模型的边际成本曲线对我国石化和化工行业的关键减排技术及减排成本进行分析。研究结果显示,我国石化和化工行业平均减排成本为298元/t CO2,2035年累积碳减排量为4.4亿t,约占行业碳排放总量的30%。与节能减排措施相比,能源替代手段具有较高的减排成本,但也同时具有较高的减排潜力。2035年,能源替代的减排潜力占到总减排潜力的62%。未来,应着力推动传统煤化工行业能源利用向可再生、清洁能源的转变,助推石化和化工行业碳达峰、碳中和目标的实现。
关键词：石化和化工行业;边际减排成本曲线;碳达峰
06
中国建筑部门二氧化碳减排技术及成本研究
杨璐1 杨秀2 刘惠1 夏楚瑜3 蔡博峰4* 董金池4,5 陈阳6
1.武汉大学 资源与环境科学学院
2.清华大学 气候变化与可持续发展研究院
3.北京师范大学 环境学院 环境模拟与污染控制国家重点实验室
4.生态环境部环境规划院碳达峰碳中和研究中心
5.南京大学 环境学院 污染控制与资源化研究国家重点实验室
6.重庆大学 管理科学与房地产学院
摘要：由于中国正处于高速城市建设阶段,建筑部门能耗超出国家全社会能耗的1/5。随着"双碳"目标的提出,将鼓励更多的节能技术和促进建筑部门碳减排政策。基于此,通过评估建筑部门在碳达峰年前后的建筑存量,筛选关键减排技术,对比分析了不同减排技术的应用对建筑部门的经济效益和减排潜力的影响情况。结果显示:2025,2030,2035年,中国建筑存量将分别达到763亿,817亿,857亿m2。筛选出的26项建筑部门关键减排技术应用将在2025,2030,2035年带来4.62亿,4.74亿和4.68亿t CO2减排潜力,年度平均碳减排成本为1604元/t,年度总减排成本为2960.2亿,3353.4亿,2685.6亿元。4个建筑子部门中,在建筑碳排放达峰前（2020年和2025年）、后（2030年和2035年）CO2减排潜力最大的子部门由北方城镇供暖转变为农村居住建筑。各项减排技术在边际减排成本（MAC）曲线上的分布较为分散,即各子部门可通过比选各项技术特征推广有效的减排技术。因此,绘制预测年建筑部门减排技术的MAC曲线,能够为建筑行业碳达峰期间筛选经济高效的减排技术提供思路。
关键词：建筑部门;二氧化碳;碳达峰;减排成本曲线
07
中国道路交通部门减排技术及成本研究
夏楚瑜1 马冬2,3 蔡博峰4 陈彬1 刘惠5 杨璐5 吕晨4*
1.北京师范大学 环境学院 环境模拟与污染控制国家重点实验室
2.中国环境科学研究院 国家环境保护机动车污染控制与模拟重点实验室
3.清华大学 环境学院
4.生态环境部环境规划院碳达峰碳中和研究中心
5.武汉大学 资源与环境科学学院
摘要：道路交通作为交通部门碳排放的重要来源,将在实现"碳达峰、碳中和"目标的过程中承担重任。碳减排技术成本的研究有利于平衡道路交通机动化发展和"碳达峰、碳中和"目标的实现,是实现道路交通可持续发展的重要措施。为此,基于乘用车、商用客车、轻型商用货车和重型商用货车等车型,结合发动机技术、变速器技术、辅助系统技术和整车技术和新能源车应用等16种关键节能减排技术的减排潜力和成本,建立了2020—2035年我国道路交通碳排放的边际减排成本(MAC)曲线,评估了通过推广车辆节能技术和新能源车等措施来实现减排目标的累积成本。主要得到以下结论:1)相同的车辆节能减排技术,应用在重型商用货车的单位减排成本远小于其他车型,新能源车在乘用车的应用具有很大的减排潜力,但是与其他车型相比并不具有成本优势。2)燃料电池新能源车的单位减排成本远高于纯电动和插电混合动力新能源车,未来需降低燃料电池的生产成本以及氢气的制备、储存和运输成本。3)2020—2035年的减排总成本曲线显示总减排成本先增加后下降的趋势,这表明随着节能减排技术的合理推广,该部门减排阻力在不断下降。
关键词：道路交通;碳减排成本;减排潜力;MAC曲线;累积成本
水污染防治
08
二氧化氯对不同微生物的灭活特性及其对群落结构特征的影响
徐闯1 巫寅虎1* 胡洪营1,2* 徐傲3 倪欣业1
1.清华大学 环境学院 环境模拟与污染控制国家重点联合实验室 国家环境保护环境微生物利用与安全控制重点实验室
2.清华-伯克利深圳学院 深圳环境科学与新能源技术工程实验室
3.清华苏州环境创新研究院
摘要：二氧化氯是一种性能优良、应用广泛的消毒剂,可通过破坏细胞或病毒的组成结构、阻碍细胞代谢等方式实现微生物灭活。在自配水条件下,以二氧化氯投加量×消毒时间计算,二氧化氯剂量在15 (mg·min)/L时,可实现对常见病毒(包括肠病毒71型、大肠杆菌噬菌体MS2等)3 log以上灭活率,在60 (mg·min)/L时,可实现对常见细菌(包括大肠杆菌、金黄色葡萄球菌等)1.5 log以上灭活率,但灭活隐孢子虫卵则需要更高的剂量(如1.9 log灭活率可能需约600 (mg·min)/L剂量);在实际污水厂进水中,30 (mg·min)/L二氧化氯剂量只能分别实现0.8 log和0.5 log的大肠杆菌和总大肠菌群灭活率。二氧化氯消毒效果随温度升高显著提升,对于不同微生物,pH的变化对二氧化氯消毒效果的影响可能存在不同,而水中的有机物通常会因消耗二氧化氯而降低消毒效果,但在自然水体中也存在由于天然有机物可能的影响导致消毒效果优于自配水的情况。关于二氧化氯消毒后细菌群落结构的变化研究不多,仅有少量研究涉及市政污水、再生水、饮用水等。二氧化氯消毒一定时间后,悬浮态和生物膜上的微生物均可能出现再生长现象,但再生长过程中这些残生细菌的群落结构变化及其生长分泌特性仍有待研究。
关键词：二氧化氯;消毒;影响因素;群落结构;再生长
09
大型通江湖泊藻类增殖驱动要素的时空分异特征
袁伟皓1,2 王华1,2* 曾一川1,2 方少文3 王仕刚4 李媛媛1,2 张心悦1,2
1.河海大学 环境学院
2.河海大学 浅水湖泊综合治理与资源开发教育部重点实验室
3.江西省水文局
4.鄱阳湖水文局
摘要：以我国大型通江湖泊鄱阳湖为例,对2016—2018年鄱阳湖6个典型点位的叶绿素a、TN等10个指标进行测定。分析了鄱阳湖不同因子的时空分异特征,并运用综合营养状态指数法及主成分分析方法,结合水文水动力、泥沙和人为影响等因素,判断藻类增殖的驱动要素。结果显示:COD浓度南高北低,由西向东表现为高—低—高;TN变化趋势与NH3-N相近,夏季呈现东部南部高、北部低的特点,而西部蚌湖至都昌处分布扩散;TP南高北低、东西部均较高;直链藻和微囊藻出现频次分别占51.11%和16.44%;蚌湖点位藻细胞密度与叶绿素a浓度均最高,分别为最小点位的7.8,5.3倍。研究期间鄱阳湖以轻度富营养为主;TP为6个点位藻类增殖的主要限制性因子,藻类增殖与TN关系较小;水温、溶解氧等也可能成为藻类增殖的要素。后期鄱阳湖藻类综合治理需从加强季节性监测与预警、重点识别和调控测点关键性因子和强化藻种监控等方面展开。
关键词：鄱阳湖;驱动要素;时空分异;藻类增殖;主成分分析
10
上向流活性炭-超滤组合工艺中臭氧投加的中试优化
武珉辉1,2* 刘爽1 钱灏1 王铮1
1.上海城市水资源开发利用国家工程中心有限公司
2.同济大学 环境科学与工程学院
摘要：为优化上向流活性炭-超滤组合工艺水厂中臭氧的投加,设计中试试验研究了臭氧投加量改变对各处理单元运行效果的影响,并利用Central Composite响应面设计研究了臭氧投加量对中试工艺去除TOC及三卤甲烷生成势（THMFP）的影响规律,同时简单分析了该中试工艺对金泽原水中常见微污染物的去除率。结果表明:过高的前置臭氧投加量不利于混凝沉淀单元对浊度、UV254及耗氧量的去除,过高的后置臭氧投加量不利于活性炭单元对UV254及耗氧量的去除。针对金泽原水TOC及THMFP的去除,优化后的中试工艺臭氧投加量为:前置臭氧投加量为0.6～0.65 mg/L,后置臭氧投加量为1.35～1.4 mg/L。在中试研究的臭氧投加量范围内,该中试工艺对金泽原水中常见抗生素及除1,4-二氯苯、乙苯外的致嗅物质均有很好的去除效果。
关键词：臭氧氧化;臭氧投加量;上向流活性炭池;混凝沉淀池
11
南方泛黑水库Fe、Mn及硫化物的迁移规律研究：以南宁天雹水库为例
刘斯璇1 李一平1,2* 朱雅1 唐春燕1,2 魏尧1 李荣辉3 陈刚4
1.河海大学 环境学院
2.河海大学 浅水湖泊综合治理与资源开发教育部重点实验室
3.广西壮族自治区水利科学研究院
4.河海大学 水文水资源与水利工程科学国家重点实验室
摘要：Fe和Mn是氧化还原敏感元素,厌氧与有氧均会造成Fe、Mn及硫化物沉积物释放和形态转化,导致水质恶化,目前鲜有研究将泛黑与Fe、Mn及硫化物迁移规律耦合。选取广西壮族自治区南宁天雹水库为研究对象,于2018年3—12月对水库不同深度进行采样,分析水库水质的季节性变化特征以及对Fe、Mn、硫化物迁移转化规律的影响。结果表明:热分层结构主要受气温变化影响,分层期温跃层形成导致垂向理化性质差异,形成底部低温厌氧环境。独特的红土壤结构使Fe和Mn具有更强的内源释放能力,在降雨冲刷及长期厌氧影响下Fe和Mn底层大量释放,浓度达到0.76,1.47 mg/L,高浓度Fe抑制了硫化物释放(0.005 mg/L)。泛黑期分层破坏引发垂向对流混合,复氧使Fe、Mn及硫化物形态转化,向上迁移同步产生FeS、MnS等致黑物质,触发表层产生泛黑现象,后续开展黑水触发机制与物质甄别研究是解决泛黑问题的关键。
关键词：水体分层;铁;锰;硫化物;迁移;理化特征;天雹水库
12
几种典型模型在物种敏感度分布中的应用和差异分析
乔宇1 闫振飞1 冯承莲1* 刘娜1 廖伟2 洪亚军1 刘大庆1 白英臣1
1.中国环境科学研究院 环境基准与风险评估国家重点实验室
2.江西省灌溉试验中心站
摘要：模型的选择是物种敏感度分布拟合的关键。研究系统地介绍了物种敏感度分布法中常用的5种分布模型,即正态分布、对数正态分布、逻辑斯谛分布、对数逻辑斯谛分布和伯尔三参数分布的内涵、特点与适用性。分析了模型之间的差异性。研究不仅提出了物种敏感度分布拟合中模型筛选与拟合优度检验的方法,并且使用5种模型分别拟合出镉的物种敏感分布曲线,进一步讨论了模型之间的差异与选择依据。最后,提出了物种敏感度分布拟合中模型选择的一些建议。研究结果可为物种敏感度分布法的应用与水质基准的推导提供理论参考。
关键词：分布模型;物种敏感度分布;拟合优度;水质基准
大气污染防治
13
基于阶段式时序注意力网络的PM2.5鲁棒预测
陆瑶1 杨洁1* 邵智娟1 朱聪聪2
1.苏州科技大学 环境科学与工程学院
2.上海大学 计算机工程与科学学院
摘要：PM2.5浓度的预测对于大气污染治理、改善环境质量等起到重要作用。受气象条件变化与大气污染物排放等多种因素的交叉影响,PM2.5预测通常易受突变事件及噪声数据干扰。因此,基于对气象条件以及大气污染物与PM2.5的相关性分析,提出阶段式时序注意力网络模型（staged temporal-attention network, STAN）,该方法融合多段注意力学习模块与循环神经网络,建模气象因素与大气污染物对PM2.5浓度的交叉影响。统计分析北京市、上海市、广州市预测结果的绝对误差值,可知:1)对比广泛使用的单一类模型支持向量机（support vector machine, SVM）、长短期时序记忆方法 （long short-term memory, LSTM）和多层感知机（multilayer perceptron, MLP）, STAN可达到10%以上的性能领先;对比最新的融合类模型U型网络（U-net）,STAN领先了7%的优势。2)以北京市冬季预测结果为例进行统计分析,STAN的预测值与实测值之间的拟合系数可有95.2%的性能领先。此外,在鲁棒性分析中发现,STAN在含有10%噪声的数据上进行预测,误差上升幅度仅为9.3%。结果表明:注意力机制与时序学习模块相结合能够深度挖掘PM2.5变化规律并抑制噪声数据,且STAN模型可以进行PM2.5浓度的鲁棒预测。
关键词：PM2.5鲁棒预测;分段注意力学习;时序记忆网络;排放预警
14
平行流送风对侧吸排风罩烟气捕集效率的提升
谢春波1 权梦凡1,2 曹智翔1,2* 王怡1,2 孙建新3 王旭4
1.西安建筑科技大学 建筑设备科学与工程学院
2.西安建筑科技大学 西部绿色建筑国家重点实验室
3.中国恩菲工程技术有限公司
4.湖南省衡阳市常宁市水口山镇精铅及稀贵厂
摘要：在实际工程中,由于排风罩直接与除尘系统相连接,排风罩的大小及流量一经确定后不易更改,且当实际排风量相比设计排风量小很多时,采用传统的设计方法很难得到最优设计参数。因此,如何在排风罩形式及流量确定的情况下合理设计送风口的大小及流量具有很强的现实意义。采用数值模拟的方法,对比研究了不同形式的侧吸排风罩对高温烟气的捕集情况,在此基础上增加送风口,在保证排风流量不变的情况下,对比了不同送风流量对烟气控制效果的影响特性。此外,研究了不同送风末端装置下污染物的捕集效果。结果显示:1)相较于一般侧吸排风罩,采用移动式侧吸排风罩和旋转开闭侧吸排风罩可在一定程度上提高高温烟气的捕集效率,捕集效率最大可提高53%。2)对于通风系统的排风流量确定的情况下,应保证送风气流能将污染物有效输送至排风口处,调整送排风流量比,确定排风量受限情况下最佳送排风流量比,实现烟气捕集效率的提升。3)增设平行流送风装置可最大程度提高送风气流均匀度,从而提高排风罩的烟气捕集效率。研究结论可对实际吹吸式通风装置的改造及设计提供参考。
关键词：平行流送风;侧吸排风罩;捕集效率;吹吸式通风;高温烟气;流量比
固废处理与处置
15
城镇污水污泥低温氧化放热特性的恒温量热分析
王婷婷 盛昌栋*
东南大学 能源与环境学院
摘要：针对干化后城镇污水污泥的低温氧化和自加热问题,采用恒温量热分析方法对含水率为10%～70%(干基)的污泥在5个温度(30～70℃)下的低温氧化放热特性进行了实验研究。结果表明:污泥的低温氧化放热主要有3种机制,包括微生物生化氧化、无机成分(Fe/S/O系统)氧化和有机质化学氧化,污泥的低温氧化放热特性是3种机制综合表现的结果,其交叉重叠共同决定了污泥低温下的自加热特性。含水率和环境温度会影响污泥低温氧化放热过程中的各热源贡献并导致主要热源的转变,同时也会影响3种机理各自的放热特性。水分和温度增加都会使污泥的放热增强,即自加热能力变强,从而加大污泥自燃的风险。
关键词：污泥;低温氧化;放热特性;自加热;恒温量热法
16
生活垃圾焚烧飞灰二噁英控制技术研究进展
王肇嘉 秦玉* 顾军 蔡文涛 朱延臣 李强
北京建筑材料科学研究总院有限公司 固废资源化利用与节能建材国家重点实验室
摘要：生活垃圾焚烧飞灰含有二噁英等有机物和Cr、Hg等重金属,是高度危险的固体废物,已成为二噁英污染的主要来源之一。针对飞灰中二噁英的不同解毒技术研究现状,系统阐述了近年来不同技术的原理、研究现状及发展趋势等,指出具有较大工业化应用前景的是水泥窑协同处置和低温热解技术。水泥窑协同处置技术可实现二噁英高效降解,且无二次污染物产生,局限性是该技术需要依托熟料生产线,飞灰水洗预处理投资运行成本相对较高;低温热解技术可高效实现飞灰中二噁英的脱除,局限性是存在二噁英从固相转移至气相,通常集成其他气相二噁英降解技术,如催化氧化等技术,可实现气相二噁英的高效降解,能耗及投资成本相对较低。并对飞灰中二噁英未来的降解技术和发展方向进行了展望,旨在为飞灰二噁英解毒技术的实用研究提供理论研究基础。
关键词：生活垃圾焚烧飞灰;二噁英;高温处置;低温热解;集成技术
17
我国14座生活垃圾焚烧厂飞灰的物化特性分析
孙进1,2 谭欣1* 张曙光2 纪涛2
1.天津大学 环境科学与工程学院
2.天津壹生环境科技股份有限公司
摘要：对我国东北、华北、华东和华南地区14座城市生活垃圾焚烧厂的飞灰进行了组分、热灼减率和熔融特性分析。结果表明:我国炉排炉飞灰中CaO含量最高,其质量分数达到40%～60%;Cl含量次之,质量分数为20%～30%;同时富集大量易气化的重金属。飞灰的热灼减率随温度升高而显著增加,当温度达到1200℃以上时趋于稳定,最高可达40%以上。飞灰的流动温度受SiO2的含量影响最显著,流动温度分布在1100～1500℃内。
关键词：生活垃圾;飞灰;组分;重金属;热灼减率;熔融
18
热解时间对污泥基生物炭中多环芳烃含量及毒性的影响
张清怡1,2 刘常青2,3 吴春山1,2 郑育毅1,2* 卓桂华4
1.福建师范大学 环境科学与工程学院
2.城市废物资源化技术与管理福建省高校工程研究中心
3.福建师范大学 地理科学学院
4.福建省环境科学研究院
摘要：污泥基生物炭作为土壤改良剂,为污泥提供了一种可持续的资源化利用技术。但由于其中可能含有多环芳烃(PAHs)、重金属等污染物,具有潜在的环境风险,如何制备环境友好的生物炭成为后续利用的先决条件。设置热解温度为500℃,升温速率为10℃/min时,采用4种不同热解时间(1～4 h)制备污泥基生物炭,通过提取测试发现热解后PAHs均明显小于原污泥中的含量;各组分含量及PAHs总量均随着热解时间的增加先增大后减小。2 h的热解时间利于原污泥中有机质充分反应生成新的PAHs,因此PAHs总量达到最大值,超过农用限制;但由于未检出毒性最强的BaP及DahA,其毒性当量(TEQs)反而最低。1 h热解时间虽PAHs总量未超过农用标准,但TEQs最大,超过国际生物炭协会规定的阈值。综合PAHs含量和TEQs的限值,热解时间3,4 h制备的污泥基生物炭更具安全性。从节约能源的角度出发,建议选用3 h作为污泥基生物炭的热解时间。
关键词：污泥基生物炭;多环芳烃;热解时间;毒性
19
生活垃圾分类运输能耗分析
贺嘉妮1,2 刘意立1* 李竺霖3 邱兆文1
1.长安大学 汽车学院
2.中南大学 交通运输工程学院
3.三星(中国)半导体有限公司
摘要：我国生活垃圾分类运输能耗高的问题一直未能根本解决。对该环节开展能耗分析是综合评价垃圾分类环境、经济效益的基础,也可为我国城市垃圾分类运输系统设计提供依据。基于分类垃圾性质与产生特征,结合运输车辆运行规律,构建了以居民区、办公区/商业区及学校为主要业态的3类典型城市区域分类垃圾直接运输,以及一级转运运输场景,并对各场景综合能耗进行核算。结果表明:不同典型城市区域生活垃圾分类运输单位能耗差异不显著[直运0.11～0.12 kgce/(t·km),转运0.06～0.08 kgce/(t·km)],分类运输较混合运输能耗增加77%～116%(直运)和25%～42%(一级转运),而转运操作对运输能耗的降低与运输距离负相关。对各垃圾组分而言,厨余垃圾运输能耗[直运0.09～0.10 kgce/(t·km),转运0.05～0.07 kgce/(t·km)]略低于其他垃圾和可回收物[直运0.11～0.13 kgce/(t·km),转运0.07～0.08 kgce/(t·km)],而有害垃圾运输能耗最高[直运0.21～0.30 kgce/(t·km),转运0.13～0.20 kgce/(t·km)]。
关键词：生活垃圾;分类运输;能耗;直运;转运
20
水基钻井固体废物处理处置技术研究进展
杨子健 刘阳生*
北京大学 环境科学与工程学院 北京市固体废弃物资源化技术与管理北京市重点实验室
摘要：随着油气田环保政策趋严,水基钻井固废由于产量大、无害化率低,如何有效地处理处置成为业内亟须攻克的难题。介绍了水基钻井固废的污染特征,在此基础上总结并对比了水基泥浆、水基岩屑/泥饼的常见处理处置技术的特点及优劣,主要包括固化/稳定化、固液分离、微生物处理、焚烧和填埋等;提出了我国目前水基钻井固废处理处置存在的4个问题:重油基轻水基、固废处理设施产能不足、技术规范及标准缺失、部分水基体系处理难度大,并针对这些问题对未来研究方向进行了展望。
关键词：水基钻井废物;废弃泥浆;岩屑;干化泥饼;无害化
21
铝土尾矿杂质含量对刚玉-莫来石基复相材料使用性能的影响
郭炳君1,2 马冬阳2 左亮珠1 郭敏2 张梅2*
1.北京精冶源新材料股份有限公司
2.北京科技大学 冶金与生态工程学院
摘要：以铝土矿尾矿为原料,采用酸浸除杂工艺,通过控制盐酸酸浸过程中的盐酸浓度与液固比,得到不同Fe2O3及K2O含量的精矿,烧结合成了刚玉-莫来石基复相耐火材料。系统研究了不同的二元杂质组成对样条宏观形貌、微观形貌、物相组成、常温力学性能以及高温性能的影响,得到了最佳的盐酸浓度与浸出液固比。结果表明:当尾矿中Fe2O3及K2O含量均<2.0%时,烧结样条的晶相含量及荷重软化温度较高;当杂质Fe2O3含量>2.0%且大幅增加时,烧结样条的非晶相含量迅速增加,烧结样条的高温性能下降但常温性能上升,控制烧结样条中的Fe2O3及K2O的含量均<2%时,荷重软化温度保持在1400℃以上,达到市售NZ-45耐火砖的标准。
关键词：盐酸浓度;液固比;杂质含量;莫来石相耐火材料;铝土矿尾矿
22
炼焦炉周边土壤、降尘和熄焦渣中水溶性离子的分布特征
李璇 刘效峰* 白慧玲 牟玲 李杨勇
太原理工大学 环境科学与工程学院
摘要：为了明确炼焦炉周边土壤、降尘和熄焦渣中水溶性离子的分布特征,采集焦化厂厂区内土壤、降尘、熄焦渣及厂区外土壤样品,利用美国戴安公司ICS-90型离子色谱仪测定样品中SO42-、NO3-、Cl-、F-、NH4+、Na+、Ca2+、K+、Mg2+9种水溶性离子。结果表明:炼焦炉周边土壤、降尘和熄焦渣中总水溶性离子质量浓度分别为1.65,5.27,2.19 g/kg。炼焦炉周边土壤中SO42-和NH4+的变异系数分别为84.22%和51.17%,说明炼焦炉周边土壤受到炼焦过程排放污染物的影响不同,且厂区内土壤更易受到炼焦过程的影响。燃烧室废气排放烟囱旁和熄焦塔南降尘中NO3-/SO42-分别为0.46和0.03,说明炼焦炉周边降尘也受到炼焦过程排放污染物的影响。熄焦塔南降尘中总水溶性离子和SO42-的质量分数是燃烧室废气烟囱旁降尘的6.99,18.44倍,熄焦渣和熄焦塔南降尘水溶性离子分布特征基本相同,二者之间存在明显相关性。SO42-是炼焦炉周边土壤、降尘和熄焦渣中质量分数最高的水溶性离子,因此建议加强炼焦过程颗粒物和SO2排放的控制。
关键词：炼焦炉;土壤;降尘;水溶性离子;变异系数
23
铁硫氮共掺杂多孔碳阴极催化剂强化微生物燃料电池性能的研究
唐新华* 贾煜瑒 崔杨 陈默禹 刘磊
武汉理工大学 土木工程与建筑学院
摘要：以杨梅为生物质、Fe2（SO4）3为掺杂源,通过水合-热解-碳化的方法制备了FeSN-C复合催化材料,对其进行表征并应用于催化微生物燃料电池的阴极氧还原反应。结果表明:FeSN-C阴极在产能性能上表现优越,产生的峰值输出电压和功率密度为550 mV和854 mW/m2,分别为商业铂碳的98.6%和83.2%。同时FeSN-C阴极具有较低的过电位和高电子转移数（n=3.78）,遵循1个由四电子主导的催化过程。FeSN-C阴极相比于铂碳阴极具有更好的稳定性,在电流衰减测试中,FeSN-C阴极的衰减为17.1%,明显低于铂碳阴极的23.5%。Fe、S、N等原子的掺杂使得碳骨架发生了大量塌陷,这有利于暴露出更多的活性位点,同时Fe、S、N之间的协同作用也是提高阴极氧还原反应性能的关键。
关键词：微生物燃料电池;阴极催化剂;功率密度;活性位点;氧还原反应
24
建筑装修垃圾成分调研及资源化处置模式探讨
段珍华1 黄冬丽1 肖建庄1* 崇丹2 王星3
1.同济大学 建筑工程系
2.上海大学 管理科学与工程系
3.上海市环境工程设计科学研究院有限公司
摘要：目前,翻新、改装、重装家居屋舍俨然已成为一种"时尚"和"潮流",建筑装修垃圾排放量与日俱增,似有"围城"之势,但却鲜有人研究其资源化途径。通过大量文献综述和多次实地调研,较全面地剖析了我国建筑装修垃圾的管理现状,并对其产生来源、分类与特点进行了概括和解读,发现建筑装修垃圾成分极其复杂、波动性大,不应沿照一般建筑垃圾处置模式进行资源化加工和利用,前端分拣管控迫在眉睫,通过进一步对比生活垃圾的成分特点与资源化途径,指出建筑装修垃圾前端分拣的可行性,并对其资源化处置办法进行了探讨。
关键词：建筑装修垃圾;成分与特点;前端分拣;资源化处置
土壤修复
25
H2O2、Na2FeO4去除土壤中总石油烃的反应动力学
董万涛1 王亚军1* 李丽2 张兴2
1.兰州理工大学 土木工程学院
2.中铁科学研究院有限公司成都分公司
摘要：利用H2O2、Na2FeO4 2种氧化剂对土壤中TPH进行去除实验,根据反应条件和反应速率的关系建立反应动力学模型,并对反应过程中反应速率变化、半衰期、TPH去除率等因素进行讨论和对比,寻找其反应规律。结果表明:H2O2去除TPH过程符合一级反应动力学模型。Na2FeO4去除TPH过程符合二级反应动力学模型,H2O2浓度增大导致反应动力学常数增加,Na2FeO4浓度增大导致反应动力学常数减小。采用0.078,0.156,0.234 mol/L 3种浓度H2O2溶液与TPH的初始反应速率分别为0.61×10-3,1.38×10-3,2.09×10-3 mol/（L·min）,浓度为0.070,0.140,0.210 mol/L的Na2FeO4溶液与TPH的初始反应速率分别为13.30×10-3,20.47×10-3,12.86×10-3 mol/（L·min）。2种氧化剂与TPH的反应速率大小为:Na2FeO4>H2O2。H2O2、NaFeO4与TPH反应半衰期分别为40.40～66.50,4.10～7.14 min。H2O2的半衰期约为Na2FeO4的10倍。2种氧化剂对土壤中TPH去除率均可达到60%以上,但利用率较低。总结了2种氧化剂在去除TPH过程中反应速率、半衰期和去除率的特点,最终筛选并优化反应条件,为黄土高原土壤修复提供参考。
关键词：总石油烃;土壤有机质;反应速率;H2O2;Na2FeO4
26
水泥窑协同处置Cr污染土壤过程中Cr的化学形态转化
杨柳阳1,2 王雷1 崔长颢2 刘美佳2 李丽2 闫大海2*
1.南京工业大学 环境科学与工程学院
2.中国环境科学研究院固体废物污染控制技术研究所
摘要：为了对水泥熟料中的水溶性类Cr(Ⅵ)化合物从源头入窑废物控制以达到合理处置铬污染土壤的目的,以生料中Cr(Ⅲ)转化为熟料中Cr(Ⅵ)及水溶性Cr(Ⅵ)转化率为切入点展开探究。采用实验室模拟实验结合现场实验分别对含Cr污染土壤(CCS)中Cr元素煅烧前后质量平衡,Cr(Ⅲ)转化为Cr(Ⅵ)的转化率以及水溶性Cr(Ⅵ)的转化率进行研究。结果发现:Cr总量在煅烧前后基本未发生改变;在模拟煅烧实验中,Cr(Ⅲ)→Cr(Ⅵ)的转化率仅为40%左右,但在现场实验中可达到90%左右;水溶性Cr(Ⅵ)仅在现场实验工况下的熟料中检测到,Cr(Ⅵ)中水溶性Cr(Ⅵ)占比为60%～69%,水溶性Cr(Ⅵ)的转化率为35.40%。水泥产品中的水溶性Cr(Ⅵ)检测结果中复合型硅酸盐水泥中水溶性Cr(Ⅵ)含量低于GB 31893—2015《水泥中水溶性铬(Ⅵ)的限值及测定方法》中的相应限值10 mg/kg。
关键词：水泥窑;污染土壤;协同处置;Cr(Ⅵ);转化率
27
地带性土壤对苯胺吸附行为的研究
马妍1 王童1 周生坤2 张美娟1 张亚茹1 张泽仁1 吴翠平1
1.中国矿业大学(北京) 化学与环境工程学院
2.北京固废处理有限公司
摘要：土壤作为挥发性有机污染物的源与汇,研究污染物在其中的吸附行为对探明污染物环境归趋和生态风险意义深远。以苯胺为代表性污染物,在综合分析我国12种地带性土壤的基本理化性质基础上,探讨苯胺在土壤-水界面分配规律以及该吸附行为与土壤理化性质之间的关系。结果表明:1)12种地带性土壤对于苯胺的吸附能力差异明显,其中,黑龙江黑土吸附苯胺能力最强,理论饱和吸附量最大;2)考虑到部分土样的吸附等温线表现出明显的非线性,用Freundlich模型拟合土壤吸附苯胺的等温线;3)12种地带性土壤的理化性质差异显著;4)有机质含量对苯胺土-水界面吸附行为影响最为显著:有机质含量越高,土壤对于苯胺的吸附能力越强。
关键词：苯胺;有机质;地带性土壤;吸附
监测与评价
28
中国尾矿库“环评-许可-执法”环境管理体系研究
贾少华1* 刘爽2 刘大钧1
1.生态环境部环境工程评估中心
2.中冶建筑研究总院有限公司
摘要：环评管理、排污许可、环境执法是构建固定污染源环境管理体系的3项重要管理制度。对中国尾矿库目前存在的主要环境问题进行了梳理,并对尾矿库环境影响评价管理、排污许可、环保执法管理现状进行了分析。总体上尾矿库环境影响评价管理做到了科学评级、科学监管,但大部分企业排污许可证中关于尾矿库的信息不全或缺失,部分尾矿库污染防治效果有待提升。针对尾矿库制度衔接方面存在的问题提出了意见建议,指出打通尾矿库环境影响评价管理、排污许可、环保执法管理三大板块制度体系,推动环境影响评价、排污许可、执法有机衔接,是全面提升尾矿库环境管理水平的重要举措。该成果为推动尾矿库全过程环境管理提供参考。
关键词：尾矿库;环评;排污许可;执法;衔接
29
基于全生命周期管理的固体废物分类资源化利用研究
矫旭东1 吴佳1 王韬2* 邬娜1 封强1 傅泽强1 杜欢政3
1.中国环境科学研究院清洁生产与循环经济研究中心国家环境保护生态工业重点实验室
2.同济大学 环境科学与工程学院 联合国环境署-同济大学环境与可持续发展学院
3.同济大学 马克思主义学院 循环经济研究所
摘要：梳理我国固体废物资源化利用现状,剖析当前固体废物在处理机制、管理思路和方式、协同处置等方面问题,基于全生命周期理论、绿色循环及低碳发展思路和方法,开展固体废物分类资源化全生命周期优化管理,提出工业生产制造环节须开展绿色生态设计、推行清洁生产;流通消费环节须构建绿色供应链、倡导绿色消费生活方式;回收处置环节须探索新型商业模式、加大重点领域重点品种固体废物资源化科技创新。
关键词：全生命周期;固体废物;环境污染;资源化
30
基于PSR的长江口生态系统的健康评价
赵艳民 秦延文* 马迎群 张雷 曹伟 迟明慧 时瑶
中国环境科学研究院 国家环境保护河口与海岸带环境重点实验室
摘要：以长江口生态系统作为长江流域的终端影响受体,基于压力-状态-响应(press-state-response, PSR)概念模型,构建了长江口生态系统健康评价指标体系,确立了生态系统健康等级及标准,通过层次分析法确定了指标权重。采用建立的评价方法体系,对2001—2017年长江口生态系统健康进行评价,结果显示:长江口生态系统压力指数为0.08～0.47,总体呈波动下降的趋势,状态指数先上升后下降,数值分布于0.40～0.88,响应指数为0.45～0.94,呈波动上升的趋势。长江口生态系统健康评价指数为0.40～0.65,经历了先下降再上升的变化过程,多数年份生态系统健康等级为"中",2012,2013,2015年生态系统健康达等级达到"良",2006年健康等级为"差"。2001—2017年,长江口来沙量减少,长江口氮磷浓度高位振荡,浮游生物结构不稳定,赤潮频发是影响长江口生态系统健康评价指数的主要因素。
关键词：生态系统;长江口;PSR模型;健康评价
推荐阅读：
知播·科学家访谈 | 叶代启教授：双碳战略下的挥发性有机物排放与控制思考
因为公众号平台更改了推送规则，如果不想错过环境工程的文章，请记得读完点一下“赞”“在看”，这样每次新文章推送才会第一时间出现在您的订阅列表里。
人生总会有遗漏，但是不要忘记点“在看”～
环保面前 没有旁观者